Комп’ютерна графіка

Зміст

Комп’ютерна графіка…………………………………………………3

Растрове зображення………………………………………………..5

Векторна графіка……………………………………………………….9

Графічні редактори…………………………………………………….13

Практичні завдання №1……………………………………………..19

Практичні завдання №2……………………………………………..23

Дізнайся більше. 3D-моделювання……………………………27

Комп’ютерна графіка

Комп’ютерна графіка – це застосування обчислювальної техніки для створення графічних зображень, їх відображення різними засобами і маніпулювання ними.

 Види комп’ютерної графіки:

Для роботи з комп’ютерною графікою існує багато класів програмного забезпечення, проте розрізняють всього три види комп’ютерної графіки:
1)растрова,
2)векторна,
3)фрактальна.

Ці види відрізняються принципами формування зображення під час відображення на екрані монітора чи під час друкування на папері.

За способами представлення кольорів комп’ютерна графіка поділяється на: чорно-білу, кольорову.

За спеціалізацією в різних галузях комп’ютерна графіка є:

інженерною;
науковою;
web-графікою;
комп’ютерною поліграфією.

На перетині комп’ютерних, телевізійних та кінотехнологій стрімко розвивається комп’ютерна графіка і анімація. Значне місце посідає графіка для комп’ютерних ігор. Обіг ігрових програм складає десятки мільярдів доларів і стимулює розвиток анімації.

Структура та методи комп’ютерної графіки засновані на досягненнях фундаментальних та прикладних наук: математики, фізики, хімії, біології, статистики, програмування тощо. Це стосується, як програмних, так і апаратних засобів створення та обробки зображень. Тому комп’ютерна графіка є однією з найважливіших ділянок інформатики та стимулює розвиток комп’ютерної індустрії.

Растрове зображення

Растрове зображення являє собою безліч кольорових крапок (зазвичай прямокутне) на моніторі, папері та інших відображають пристроях і матеріалах.

Кожна точка растрового зображення мала настільки, що не сприймається оком як окремий об’єкт, але сукупність точок сприймається як єдине зображення. Така технологія побудови зображень дуже нагадує мозаїку.

Приклад растрового зображення можна побачити в газеті чи журналі: будь-яка фотографія в них складається з масиву непомітних на перший погляд точок різного кольору і розміру. Телевізійне зображення і вид на екрані монітора – це теж растр, тільки, на відміну від друку на папері, растрова крапка комп’ютерного зображення має квадратну форму.

Точка растрового зображення позначається терміном “піксель”.

Растрове комп’ютерне зображення складається з пікселів, розташованих по рядках і стовпцях. Чим більше пікселів на одиницю площі містить зображення, тим воно детальней.

Найпопулярнішими прикладними програмами є продукти фірм

• Adobe – PhotoShop,

• Corel – PhotoPaint,

• Macromedia – FireWorks,

• Fractal Design – Painter,

• стандартний додаток у Windows – PaintBrush.

Програми растрової графіки можуть використовувати:

• художники-ілюстратори;

• художники-мультиплікатори;

• художники-дизайнери;

• фотографи та ретушери;

• поліграфісти;

• web-дизайнери;

• люба людина – вільний художник, із масою творчих ідей та потенціалу.

Переваги растрової графіки:

– простота автоматизованого вводу (цифрування) зображень, фотографій, слайдів, малюнків за допомогою сканерів, відеокамер, цифрових фотоапаратів

– фотореалістичність

Недоліки растрової графіки:

– роздільну здатність і глибину кольору  можна змінювати лише у визначених межах і, як правило, із втратою якості

– розмір файлу є пропорційним до площі зображення, роздільної здатності і типу зображення, і, переважно, при високій якості є великим

– складність управління окремими фрагментами зображення. Потрібно самостійно виділяти ділянку, що є складним процесом.

Векторна графіка

Векторна графіка — це графіка, де базовим елементом є лінія, яка описується математичною формулою. Таке представлення даних компактніше, але побудова об’єктів супроводжується неперервним перерахунком параметрів кривої у координати екранного або друкованого зображення.

Лінія є елементарним об’єктом, якому притаманні певні властивості: форма, товщина, колір, тощо. Будь який об’єкт (прямокутник, еліпс, текст і навіть пряма лінія) сприймається як криві лінії.

Векторні об’єкти завжди мають шлях, що визначає їх форму. Якщо шлях є замкненим, тобто кінцева точка співпадає з початковою, об’єкт має внутрішню ділянку, яка може бути заповненою кольором або іншими об’єктами.

Всі шляхи містять дві компоненти: сегменти та вузли.

– Шлях являє собою маршрут, що з’єднує початкову та кінцеву точку.

– Сегмент – окрема частина шляху, може бути як прямою, так і кривою лінією.

– Вузол – початкова або кінцева точка сегмента

Кожен елемент векторної графіки містить ці три основні елементи і дозволяє їх редагування.

Різноманітність форматів векторної графіки значно менша, і практично кожний векторний графічний редактор використовує свій власний формат зберігання зображень.

Наприклад:

• WMF (англ. Windows MetaFile – метафайл Windows) – універсальний формат для програм, що працюють в ОС Windows. Використовується для зберігання колекції графічних зображень Microsoft Clip Gallery. Можливі розширення імен файлів – WMF, EMF, WMZ, EMZ.

• CGM (англ. Computer Graphic Metafile – метафайл комп’ютерної графіки) – широко використовується як стандартний формат векторних графічних даних в мережі Інтернет. Стандартне розширення імен файлів CGM.

• SVG ( Scalable Vector Graphics – векторна графіка, що масштабується) – універсальний формат для двовимірної графіки, який дає змогу з високою якістю зберігати у файлі текст, графічне зображення і анімацію. Файли можуть додатково стискатися програмами-архіваторами. Опрацьовується практично всіма векторними графічними редакторами. Широке застосування отримав у інженерній графіці і при розробці веб-сайтів. Стандартне розширення імен файлівSVG.

• CDR (англ. CorelDRaw files – файли CorelDraw) – стандартний формат файлів векторного графічного редактора CorelDraw. Зображення у файлі може мати кілька сторінок, дає змогу зберігати не тільки векторну графіку, а й текст і растрові зображення. Максимальний розмір малюнка 45 х 45 м. Файли даного формату можуть мати розширення імені CDR або CDT.

• AI (англ. Adobe Illustrator files – файли Adobe Illustrator) – стандартний формат файлів редактора векторної графіки Adobe Illustrator. Зберігає у файлі тільки одну сторінку, максимальний розмір малюнка 3Ч3 м. Файли мають розширення імені AI.

Сумісність форматів векторної графіки дуже низька. Складність перетворення даних з одного векторного формату в інший полягає у використанні різними програмами різних алгоритмів побудови графічних примітивів.

Переваги векторної графіки:

– невеликі за розміром файли, оскільки зберігається не зображення, а лише його математичні дані

– об’єктами легко маніпулювати, трансформувати

– розмір об’єктів та опис колірних характеристик майже не збільшує розміри файлу;

– векторна графіка не залежить від роздільної здатності

Недоліки векторної графіки:

– нереалістичність(навіть не досвідчена людина розрізнить векторну графіку від растрової)

– складність відтворення такої графіки для поліграфії, інтернету, реклами

Залежно від способу побудови графічного зображення розрізняють растрові та векторні графічні зображення. Відповідно розділи комп’ютерної графіки, які вивчають технології опрацювання таких зображень, називаються растровою і векторною графікою.

Графічні редактори

Графічний редактор — це прикладна програма, призначена для створення й обробки графічних зображень на комп’ютері.

Програма графічного редактора дозволяє створені нею зображення записувати у файл, а також посилати зображення на пристрій виведення. Для роботи з растровими (точковими) зображеннями існують растрові редактори, а для роботи з векторними зображеннями — векторні редактори. До найбільш відомих програм растрової графіки належать Adobe Photoshop, Corel PhotoPaint, Inscape. Ці додатки дозволяють виконувати складну обробку зображень на професійному рівні. Існують також і простіші редактори, один із них — Microsoft Paint.

Векторні зображення створюються за допомогою програм векторних редакторів. Найбільш популярні такі пакети векторної графіки, як CorelDRAW, Adobe Illustrator, Gimp. Вбудовані векторні редактори є також у деяких додатках — текстових процесорах, видавничих системах. Пізніше ми розглянемо роботу з інструментами векторної графіки, що входять у пакет Microsoft Office, зокрема в Word і Excel.

INKSCAPE

Inkscape – вільно розповсюджуваний векторний графічний редактор, зручний для створення як художніх, так і технічних ілюстрацій (аж до використання в якості САПР загального призначення, чому також сприяє легкість обміну кресленнями). Це стало можливим багато в чому завдяки відкритому формату SVG, що розвивається консорціумом W3C. Формат SVG дозволяє створювати ілюстрації різного типу, в тому числі анімовані.
Власний формат документів
– заснований на SVG v1.1, містить ряд розширень для збільшення функціональності;
– документи Inkscape SVG можна зберегти як Plain SVG з можливістю змінювати не підтримуються в звичайному SVG елементи як контури;
– документи можна зберігати і відкривати в стислому вигляді, з використанням алгоритму компресії gzip;
– використання груп SVG як шарів, переміщення документів між шарами.

Формати документів які підтримуються:

• Импорт: SVG, SVGZ, CGM, EMF, DXF, EPS, PostScript, PDF, AI, CorelDRAW, Dia, Sketch, PNG, TIFF, JPEG, XPM, GIF, BMP, WMF, WP, GGR, ANI, ICO, CUR, PCX, PNM, RAS, TGA, WBMP, XBM, XPM.

• Експорт: PNG, SVG, EPS, PostScript, PDF 1.4, Dia, AI, Sketch, POV-Ray, LaTeX, OpenDocument Draw, GPL, EMF, POV, DXF.

Inkscape може редагувати і зберігати тільки одну сторінку з усього PDF-документа.

Зручність використання

• звичні інструменти: Виділення, Масштабування, Правка вузлів, Прямокутник, Еліпс, Зірка, Спіраль, Лінія від руки, Перо (криві Безьє), Текст, Градієнт, Піпетка;

• інструмент Заливка для трассирующей заливки, що створює новий контур заданого кольору з будь-якої замкнутої векторної або растрової області;

• інструмент Коректор для зміни форми і кольору контурів м’якою кистю;

• інструмент Паралелепіпед для малювання паралелепіпеда в перспективі, з простим редагуванням ліній перспективи і точок сходу;

• інструмент Каліграфічне перо, що дозволяє виконувати серйозні каліграфічні роботи за допомогою планшета (розпізнається сила натискання і нахил пера), а також містить вбудовану функцію штриховий гравіювання;

• інструмент Ластик, призначений для стирання об’єктів або всередині них;

• інструмент Аерограф, призначений для розпилення копій або клонів виділеного об’єкта, враховує сила натискання пером планшета;

• малювання кривих Спіро (клотоїди), тобто завжди рівних, без «горбів» кривих;

• контекстна панель параметрів інструментів;

• велика кількість продуманих клавіатурних комбінацій для виконання функцій;

• інформативна статусний рядок, що повідомляє корисну інформацію про виділені об’єкти і підказують клавіатурні комбінації;

GIMP

Що ж таке GIMP? Якщо розшифрувати дослівно – це програма для маніпуляції із зображеннями з відкритому кодом. GIMP (GNU Image Manimulation Program) є багатоплатформене програмне забезпечення, а якщо бути точним – gimpявляется найпопулярнішим безкоштовним графічним редактором для обробки растрової графіки.

Растровий редактор Гімпу включений за замовчуванням у всі популярні дистрибутиви Linux (Ubuntu, Mandriva, і т.д), а також доступний для операційних систем сімейства Microsoft Windows і Mac OS.

Можливості GIMP різноманітні:

• пошарова обробка зображень

• робота з колірними каналами

• застосування різноманітних фільтрів і ефектів

• малювання з нуля

• розгортаються функції за рахунок підключення додаткових модулів і плагінів

• підтримка більшості графічних форматів

• і багато іншого…

Все це робить GIMP незамінним помічником в обробці ваших фотографій. А, завдяки ефективному використанню та застосуванню, він повною мірою дозволяє скласти конкуренцію такому відомому бренду компанії Adobe, як Photoshop.

Для чого потрібен Gimp? 

Практичні завдання №1

В цьому розділі представлені зразкові навчальні практичні роботи з теми “Опрацювання растрової графіки”.  Пропоновані завдання різної міри складності.

Завдання №1

Дайте відповідь на запитання.

1. Що таке векторна графіка?

2. Які переваги векторної графіки?

3. Які недоліки векторної графіки?

4. Які формати файлів векторних зображень?

5. Описати інтерфейс Inkscape.

6. Перелічити інструменти Inkscape для створення графічних примітивів.

Завдання №2

Завдання №3

Завдання №4

Створіть зображення за зразком, використовуючи графічний редактор Inkscape.

Практичні завдання №2

В другому розділі представлені зразкові навчальні практичні роботи з теми “Опрацювання растрової графіки”.  Пропоновані завдання різної міри складності.

Завдання №1

Дайте відповідь на запитання.

1. Що таке растрова графіка?

2. Які переваги растрової графіки?

3. Які недоліки растрової графіки?

4. Які формати файлів растрових зображень?

5. Описати інтерфейс Gimp.

6. Перелічити інструменти Gimp для створення графічних примітивів.

Завдання №2

Завдання №3

Завдання №4

Створіть зображення за зразком, використовуючи графічний редактор Gimp.

Дізнайся більше. 3D-моделювання

Тривимірна графіка – розділ комп’ютерної графіки, присвячений методам створення зображень або відео шляхом моделювання об’ємних об’єктів в тривимірному просторі.

3D-моделювання – це процес створення тривимірної моделі об’єкта. Завдання 3D-моделювання – розробити візуальний об’ємний образ бажаного об’єкта. При цьому модель може як відповідати об’єктам з реального світу (автомобілі, будівлі, ураган, астероїд), так і бути повністю абстрактною (проекція чотиривимірного фрактала).

Графічне зображення тривимірних об’єктів відрізняється тим, що включає побудову геометричної проекції тривимірної моделі сцени на площину (наприклад, екран комп’ютера) за допомогою спеціалізованих програм. Однак зі створенням і впровадженням 3D-дисплеїв і 3D-принтерів тривимірна графіка не обов’язково включає в себе проектування на площину.

Програмні пакети, що дозволяють створювати тривимірну графіку, тобто моделювати об’єкти віртуальної реальності і створювати на основі цих моделей зображення, дуже різноманітні. Останні роки стійкими лідерами в цій галузі є комерційні продукти, такі, як:

– Autodesk 3ds Max
– Autodesk Maya
– Autodesk Softimage
– Blender
– Cinema 4D
– Houdini
– Modo
– LightWave 3D
– Caligari Truespace

Література:

1. Комп’ютерна графіка. [Електронний ресурс].–Режим доступу: http://svitppt.com.ua/informatika/kompyuterna-grafika8.html
2. Поняття растрової та векторної графіки. Кольорові палітри RGB та СМY. [Електронний ресурс].–Режим доступу:http://ua.textreferat.com/referat-7710-1.html
3. Векторна графіка. [Електронний ресурс].–Режим доступу: http://edufuture.biz/index.php?title=Стаття_на_тему:_Векторна_графіка